Sehr geehrte Damen und Herren, Studenten und Kollegen.
Es ist sehr angenehm, als Wissenschaftler in einem Theater zu sprechen, da man die Blumen vor der Vorstellung erhält,
während die Schauspielerinnen bis nach der Aufführung warten müssen.
Wahrscheinlich will man nicht bis nach der Rede warten, da wir womöglich keine Blumen verdienen würden.
Ich glaube, meine Rede wird eine schwierige Aufgabe sein.
Wir haben 2 schöne Reden gehört.
Ein bisschen wie 2 herrliche Symphonien, die so schön sind, dass man darüber die Zeit vergisst
und bei denen der letzte Satz 15 oder 20 Minuten länger als erwartet dauert.
Ich hoffe jedoch, dass von der mir zugeteilten Zeit noch genug für meine eigene Rede übrig bleibt.
Wenn jedoch das Boot abfährt und ich noch immer jede, dann zögern Sie nicht, einfach zu gehen,
um an der Bodensee-Schifffahrt teilzunehmen.
Ich muss mich auch dafür entschuldigen, dass ich im Gegensatz zu vielen Kollegen
nicht über das Ergebnis der Überlegungen und Entdeckungen vieler Jahre sprechen werde.
Solange ich über etwas spreche, womit ich mich derzeit beschäftige und
was ich noch nicht besonders gut verstehe, fühle ich mich jung.
Und das ist eben eines der Probleme im Leben, dass man so jung wie möglich bleiben will
oder zumindest vergessen will, dass man älter wird.
Wollte ich dieser Rede einen sehr beeindruckenden Titel geben,
würde ich sagen, dass ich über die Molekularbiologie von Transmembrankanälen sprechen möchte.
Es ist aber wirklich nicht so beeindruckend.
Wie die meisten von Ihnen wissen, sind biologische Membranen recht seltsame Dinge.
Sie verfügen über einen dämlichen Aufbau aus Phospholipidmolekülen,
die für fast alles außer Wasser recht undurchlässig sind.
Und die auch wirklich ziemlich gleichgültig sind.
Nur die Spezialisten beschäftigen sich mit den internen Veränderungen mit der Temperatur oder anderen Bedingungen.
Damit jedoch Substanzen in die Zelle oder von einem Teil der Zelle in einen anderen gelangen,
wenn die Abschnitte, die Teile der Zellen durch Membranen unterteilt werden, muss es einen Mechanismus geben.
Diese Mechanismen sind Kanäle.
Und diese Kanäle sind Proteine oder Proteingruppen.
Es gibt Personen, von denen viele glücklicherweise noch am Leben sind, nicht so wie bei der DNA oder rekombinanten DNA,
also es gibt noch immer und bereits eine große Anzahl von Personen, die zu verstehen beginnen,
dass es von Interesse ist, wie Dinge in und aus der Membran dringen.
Natürlich mussten sich die Neurophysiologen als erste mit diesen Problemen beschäftigen.
Was man vor allem über diese Kanäle wissen möchte,
ist natürlich: an erster Stelle, die Spezifität der Leitfähigkeit für verschiedene Substanzen.
die Geschwindigkeit, mit der verschiedene Substanzen durchgehen und wodurch diese Geschwindigkeiten bestimmt werden.
die Abhängigkeit der Leitfähigkeit für bestimmte Substanzen von externen Reizen, entweder chemischer oder elektrischer Art.
und schließlich, wie sie innerhalb der Membran geformt und organisiert werden.
Um zu verdeutlichen, welche verschiedenen Kanalarten wir haben,
möchte ich Ihnen als erstes Dia ein paar Membranarten zeigen.
Das ist die Zytoplasmamembran von etwas, wahrscheinlich von einem Bakterium oder einer Zelle oder von Nervenfasern.
Einige sind intelligente Kanäle, wie z. B. jene, die den Transport von Substanzen durch die Membran regeln.
Entweder nur aufgrund von Unterschieden in der Konzentration spezifischer Substanzen,
oder aufgrund einer tatsächlichen Kopplung mit Energie vom ATP oder auf andere Weise, wie wir später sehen werden.
Zusätzlich zu den intelligenten Kanälen gibt es auch neurotische Kanäle, die durch das elektrische Potenzial gesteuert werden.
Dies ist das Membranpotenzial, das die Durchlässigkeit der Kanäle für Natrium oder Kalium, etc. bestimmt.
Dann haben wir noch etwas weniger intelligente Kanäle, die nicht viele Unterschiede machen.
Ein Beispiel sind Gap Junctions, die sich zwischen Zellen bilden, zum Beispiel in den frühen Embryonen der meisten Tiere.
Sie können gebildet, geöffnet und geschlossen werden, entweder nach Funktion oder Entwicklung,
sodass Zellen zu einem bestimmten Zeitpunkt aufhören, eng durch Gap Junctions gekoppelt zu sein.
Und schließlich haben wir noch eine andere Kategorie, die ich als die dümmste bezeichnen würde,
ohne dass sie jedoch für meinen Geschmack dumm genug ist.
Ein Beispiel hierfür sind die sog. Porine oder Matrixproteine oder die Außenmembran von Bakterien.
Bakterien wie Mitochondrien haben natürlich 2 Membranen: eine zytoplasmische Innenmembran mit allen intelligenten Dingen und
eine Außenmembran. Da dieser keine Energie zur Verfügung steht, muss sie Löcher und Kanäle bereitstellen,
durch die Substanzen mit einem Molekulargewicht von 1,000 dringen und die aktive Region erreichen können.
Alle diese Membranen, alle diese Membranarten auf dem Dia haben eine unliebsame Eigenschaft.
Im Laufe des Wachstums oder der Bildung der Zelle,
müssen die Proteine dieser Kanäle wandern und sich in die Membranen einfügen.
Und deshalb findet sie der Biochemiker, der sich mit ihnen beschäftigen will, schrecklich,
da sie meist schlecht wasserlöslich sind.
Und wenn etwas schlecht wasserlöslich ist,
wenden sich Biochemiker am liebsten ab und schauen in das Schwimmbecken.
In die erste Gruppe können wir z. B den Acetylcholinrezeptor einordnen,
der praktisch der einzige Rezeptor für einen Neurotransmitter ist, der auf zufriedenstellende Weise gereinigt und isoliert wurde.
Und das hat ca. 10 bis 15 Jahre lang gedauert.
Im Falle der Außenmembranpore von Bakterien wurde
das Matrixprotein nach 5 oder 6 Jahren Arbeit in einigen Labors gereinigt.
Als ich vor vielen Jahren begann, mich dafür zu interessieren, wie Dinge durch die Membran dringen,
interessierte ich mich für eine Kategorie von Proteinen, die wirklich bemerkenswert sind.
Sie werden Colicine der Gruppe E oder E1 genannt.
Und diese Colicine sind Antibiotika, die sich an bestimmte Bakterien binden und diese töten.
Und wie ich Ihnen in dieser kurzen Rede vorführen werde, töten sie sie, indem sie genau das tun, was die Biochemiker tun möchten:
Sie schleusen sich selbst in die Phospholipid-Doppelschicht der zytoplasmischen Membran ein.
Und sie erzeugen ein Loch, dessen Leitfähigkeit unspezifisch, relativ unspezifisch, ist,
und es Substanzen mit Molekulargewichten bis zu 800 oder 900 möglich macht, durchzudringen.
Jetzt werde ich Ihnen ein bisschen von dem Kampf erzählen,
den meine Studenten und ich über mehrere Jahre gegen diese Proteine geführt haben.
Das nächste Dia zeigt die Auswirkung einiger der Proteine dieser Gruppe.
Wenn Sie Bakterien mit einer genügenden Menge eines dieser Proteine mischen,
werden Sie feststellen, dass eine ganze Reihe von physiologischen Wirkungen auftritt:
Die Synthese von Protein-RNA, die nächste sollte DNA sein, und Glykogenen wird gestoppt.
Die meisten aktiven Transporte werden blockiert.
Die bakterielle Motilität wird blockiert.
Die ATP-Werte nehmen ab.
Und das Bemerkenswerte, das Sie nicht vergessen sollen, ist der Umstand,
dass all diese Ereignisse das Ergebnis eines einzigen Colicin-Moleküls sind, das sich an ein einziges Bakterium bindet.
Die Kinetik ist streng erster Ordnung.
Und wir wissen jetzt, dass ein Molekül ausreicht, um diese Wirkungen zu erzielen.
Vor ein paar Jahren suchten wir nach seltsamen Möglichkeiten, um dies zu erklären,
während wir jetzt eine extrem einfache und irgendwie weniger interessante Erklärung haben.
Wenn Sie sehen, dass ein Proteinmolekül, das mit einem Bakterium interagiert, all diese Dinge tun kann,
denken Sie sofort, dass es auf Ebene des Energiemetabolismus agieren muss.
Denn das ist der Ort, an dem all diese Phänomene beheimatet sind.
Das nächste Dia zeigt eine sehr einfache Art.
Ein Schema des Energiemetabolismus eines Bakteriums wie Escherichia coli,
das mit Glukose als einziger oder hauptsächlicher Kohlenstoffquelle wächst.
Und natürlich kann aus Glukose Phosphat oder Pyruvat entstehen,
was in Bakterien verwendet wird, mehr Glukose reinzubringen und vor allem um ATP zu produzieren.
ATP wird für alle Synthesen verwendet.
Auf der anderen Seite haben wir einen Elektronentransport mit all seinen Zwischenprodukten.
Und den Elektronentransport sowie das ATP mit der Mediation einer Kalzium-Magnesium-ATPase.
Beide dienen der Erzeugung dessen, was früher als energetisierte Schichtmembran und jetzt als Protonengradient bezeichnet wird,
und von dem gezeigt wurde, dass er die bakterielle Motilität und den aktiven Transport einer Reihe von Substanzen direkt energetisiert.
Ich hoffe, dass Sie mir alle im Publikum verzeihen, wenn ich „direkt energetisiert“ sage, da ich nicht auf die Frage eingehen will,
ob der Protonengradient direkt auf dem Niveau bestimmter Proteine verwendet wird, um Substanzen zu transportieren.
Es kann auch sein, dass es Zwischenprodukte gibt, von denen Peter Mitchell nichts hören möchte.
Und ich stimme ihm zu.
Bei dieser Komplexität war es klar, dass das Colicin auf irgendeine Weise diesen allgemeinen Komplex beeinträchtigen musste.
Entweder auf dem ATP-Niveau selbst, und dieses deshalb reduzierend.
Oder auf dem Niveau des Protonengradienten selbst.
Oder an der Kopplung des Protonengradienten mit diesen Funktionen.
Wir haben dieses Problem gelöst und ein zweites Dia gemacht.
Das nächste Dia.
Ich gebe Ihnen ca. 10 Sekunden Zeit, um den Unterschied zum anderen Dia zu erkennen. (Gelächter)
Dies ist natürlich ein Mutant.
Ich brauche bakterielle Mutanten, sonst wäre ich mir selber nicht treu.
Und das ist ein Mutant, der in der ITPase blockiert wird, die die einzige ATPase ist, die in der Bakterienzelle funktionstüchtig ist.
In einem solchen Mutanten kann der Protonengradient nur durch Elektronentransport und nicht aus ATP erzeugt werden.
Deshalb sollten die Auswirkungen von Colicin auf diesen Mutanten zeigen, ob wir hier oder hier Schaden anrichten.
Das nächste Dia zeigt, was passiert, wenn Colicin auf den Stamm von E. coli mit defekter ATPase einwirkt.
Und hier stellt sich natürlich heraus, dass die Atmung fortfährt, was ein Glück ist,
da sonst die Experimente nicht durchgeführt werden könnten.
Aber die Synthese von Mikromolekülen, RNA, DNA und Proteinen und Glykogen besteht weiter.
Und die ATP-Niveaus steigen weiter – was passiert hier?
Wir haben Bakterien erzeugt, die noch immer Protein, RNA und DNA herstellen können.
Sie haben nun ein höheres ATP-Niveau, da das ATP nicht vergeudet wird, den Protonengradienten zu laden.
Aber die Motilität ist noch immer abgeschafft
und die Anreicherung von Kalium, Rubidium, Galactosiden und Aminosäuren ist noch immer abgeschafft.
Aber wir stellen jetzt fest, dass zuvor angereicherte Substanzen aus der Zelle dringen.
Daraus schließen wir, dass die Auswirkung von Colicin auf den Energiemetabolismus an der Stelle des Protonengradienten erfolgen muss.
Und dass wahrscheinlich durch das Einzelmolekül-Protein ein Austritt aus den Zellen erzeugt wird.
Das nächste Dia zeigt Ihnen grafisch, wie der Protonengradient aussehen muss.
Er kann durch das ATP über die ATPase oder durch Elektronentransport erzeugt werden.
Er aktiviert die Motilität in den Bakterienzellen.
Er aktiviert den aktiven Transport.
Und er ist an der Chemotaxis beteiligt, worüber wir aber heute nicht sprechen werden.
Was ist nun der Protonengradient?
Ich musste es vor ein paar Jahren lernen, indem ich Mitchell las, und heute können es die Studenten
glücklicherweise in Lehrbüchern nachlesen, die beginnen, die Theorie von Mitchell zu integrieren.
Das nächste Dia.
Ich verwendete etwas sehr Einfaches.
Der Protonengradient ist einfach eine Energieladung über eine Membran hinweg, die aus 2 Komponenten besteht:
einem Membranpotenzial und einer pH-Differenz, die ein enormes Potenzial für Protonen darstellt.
Die 2 gemeinsam bilden eine Kraft, ein Potenzial von 200 Millivolt.
All dies wird nach der Theorie von Mitchell erzeugt, weil die Atmungskette oder ATP durch die ATPase
separat und mehr oder weniger selbständig Protonen aus der Zelle ausstoßen kann, und somit einen Protonengradienten erzeugt.
Und der Protonengradient über die Membran hinweg erzeugt diese 2 Elemente.
Es handelt sich um ein Membranpotenzial, das natürlich bereits in der Zelle existiert.
Aber es wird zum Membranpotenzial hinzugefügt.
Und zusätzlich gibt es einen Protonengradienten, was meist Protonen zurück in die Zellen bringt.
Und es wird eine Energieladung von 100 Millivolt bei pH6 erzeugt, die natürlich vom äußeren pH abhängig ist.
Die Frage an dieser Stelle war: Kann man das messen?
Kann man herausfinden, wie ein Colicin-Molekül diesen Protonengradienten beeinflusst?
Wenn unsere Hypothese stimmt, dass der Einfluss hier stattfindet.
Und das nächste Dia zeigt, wie in mehreren Labors Methoden entwickelt wurden,
aber nicht in unserem eigenen, obwohl wir sie passiv verwendeten.
Mit diesen Methoden können separate Messungen der Delta-Seite, d. h. des Membranpotenzials in einer Bakterienzelle, gemacht werden,
in die wir keine Mikroelektrode einführen können, da die kleinste Mikroelektrode größer ist als die größte Zelle von E. coli.
Deshalb mussten wir chemisch vorgehen.
Das ist möglich, indem man radioaktiv markierte, lipophile Kationen nimmt,
und dann herausfindet, dass diese Kationen sich selbst in und außerhalb der Zellen teilen, je nach Membranpotenzial.
Da sie natürlich die Lipid-Doppelschicht durchdringen können.
Und wenn das Membranpotenzial innen hoch oder negativ ist, sammeln sie sich hier an.
Und sie kommen heraus, wenn das Membranpotenzial sinkt.
Was die Messung des pH im Inneren des Bakteriums anbelangt, können wir keine pH-Elektrode verwenden – so kleine gibt es nicht.
Wir können jedoch eine radioaktive schwache Säure verwenden, für die die Zelle weder einen Transport noch einen Metabolismus ausführt.
Und wir verwenden z. B. für E. coli Buttersäure, die von vielen anderen Personen auch verwendet wurde.
Und die Buttersäure spaltet sich entsprechend der pH-Differenz.
Je höher hier der pH ist, umso niedriger ist die Konzentration des Wasserstoffions.
Deshalb wird es in dieser Form weniger von dieser Substanz im Inneren geben, da sie für die Überquerung protoniert werden muss.
Das sind die Tricks, die wir von den Membran-Physikochemikern gelernt haben.
Wenn wir diese Tricks anwenden, sehen wir am nächsten Dia,
dass sich beim Hinzufügen eines dieser lipophilen Kationen zu einer Bakterienzelle
dieses sehr schnell anreichert.
Sie fügen das Colicin hinzu und es geht nach außen.
Und das Membranpotenzial sinkt von ca. 110 Millivolt auf weniger als 10 Millivolt binnen weniger Minuten.
Eine Auswirkung des Colicin-Moleküls ist also, dass das Membranpotenzial zerstört wird.
Das nächste Dia ist etwas mehr erstaunlich, aber wir kennen die Antwort.
Es handelt sich direkt um einen Computerausdruck.
Und der Computer hat uns nicht den Gefallen getan, jene Punkte auszulassen, die nicht zur Kurve passen.
Aber Sie müssen mit dem Computer leben und ehrlich sein.
Meine Sekretärin, die die Dias vorbereitete, schlug vor, ein Dia ohne diese 3 Punkte zu machen,
aber ich widerstand der Versuchung.
Wie auch immer, die Kurve ist gut genug, um zu zeigen,
dass das Hinzufügen von Colicin zu einer Zelle praktisch keine Auswirkung auf die pH-Differenz hat.
Dass jedoch andere Substanzen, die als Protonenleiter bekannt sind, eine Reduzierung der Ionenkonzentrations-Differenz bewirkt haben.
Und dies hat letztendlich einen sehr einfachen Grund.
Wie ich Ihnen in Kürze abschließend mitteilen werde, verlieren die Zellen ihr Membranpotenzial
und werden für Protonen durchlässig, sodass sie von Protonen durchdrungen werden.
Der Grund, warum wir das nicht sehen, ist die Tatsache,
dass bei diesen Zellen das Eindringen der Protonen durch die Kanäle, die durch das Colicin erzeugt wurden, viel langsamer ist
als die Geschwindigkeit der Erzeugung und des Ausstoßes von Protonen durch das Elektronentransportsystem der Bakterien.
So pumpen die Bakterien ca. 20-mal schneller Protonen heraus, als diese in die Zellen dringen können.
Somit funktioniert das System prächtig.
An dieser Stelle müssen wir eine Frage stellen.
Es ist ja alles recht und gut.
Wir wissen, dass das Colicin das Membranpotenzial abschafft.
Die Frage ist jedoch, wie es das macht.
Wirkt es auf die Zytoplasmamembran?
Wirkt es auf das Äußere?
Unterbricht es etwas, was wir nicht kennen?
Oder macht es sonst etwas?
An dieser Stelle wandten wir uns natürlich einem einfachen System zu.
Und das bedeutet, dass wir Liposome verwendeten.
Das nächste Dia, bitte.
Liposome sind Phospholipid-Bläschen, die auf verschiedene Arten erzeugt werden: durch Beschallung, Trocknen, etc.
Die geformten Bläschen sind von einer einzigen Doppelschicht aus Phospholipid umhüllt.
Zur Erzeugung wird direkt das Phospholipid aus der Zelle, von der Bakterie Escherichia coli, verwendet,
in ungefähr demselben Verhältnis, in dem sie in der Zelle vorhanden sind,
also Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylglycerol und Cardiolipin im richtigen Verhältnis.
Interessant ist, warum sie so gleichmäßig sind.
Der Grund ist folgender: Mein Kollege Dr. Kayalar, der diese Arbeit mit den Liposomen ausführte,
wurde bei einem Treffen gefragt, ob seine Liposome wirklich alle so schön, gleichmäßig und groß seien.
Und er hatte kein Dia.
Als er zurückkam, machte er viele Dias.
Und wir haben jenes ausgewählt, auf dem alle recht gleich und sehr groß aussehen.
Auf anderen Dias sieht man einige kleinere Liposome.
Diese haben jedoch durchschnittlich einen Durchmesser von 600, 700 Millimikron.
Und das kleinste hatte wahrscheinlich einen Durchmesser von 400.
Sie sind also wirklich schön.
Es gibt einen Grund, warum ich Ihnen das erzähle.
Und diesen Grund werden wir sehen, wenn ich das letzte Dia kommentiere.
Wie auch immer, es handelt sich um schöne Liposome.
Wenn Sie Liposome in einer Lösung machen, die eine oder mehrere radioaktive Substanzen enthält,
und dann diese Liposome durch eine Säule leiten oder durch ein Medium dialysieren,
können sie die externe, radioaktive Substanz loswerden und Sie verfügen über Liposom, das mit radioaktiven Substanzen geladen ist,
in einem Medium ohne solche Substanzen.
Durch das Messen der Radioaktivität außerhalb des Liposoms ist es einfach, zu sehen, ob etwas herausdringt.
Es ist ein bisschen schwieriger, zu sehen, ob etwas hineindringt, aber wir haben es gemacht.
Auf dem nächsten Dia sehen Sie, was passiert, wenn Sie Liposome nehmen, die mit
radioaktivem Rubidium oder radioaktiver Saccharose gemacht wurden, beide in derselben Lösung, und Sie Colicin hinzufügen.
Sie sehen, dass das Rubidium beinahe vollständig herauskommt, denn wenn Sie das Liposom zerstören, bleibt wenig übrig.
Ich kann nicht hinzeigen, ich bin nicht groß genug.
Saccharose kommt zunächst langsamer heraus und dann eine Weile lang sogar noch langsamer.
Der Austritt ist nicht ein einfacher Bruch oder das Bilden eines schnellen Kanals.
Wenn es eine Überwachung gibt, nehmen Sie dieselben Dinge, fügen hier jedoch Valinomycin hinzu.
Valinomycin schafft einen sofortigen Kanal für Rubidium oder für Kalium, die sich sofort ausgleichen.
Wenn Sie jedoch K-Colicin hinzufügen, erzielen Sie dieselbe Art des langsamen Austritts.
Was äußerst interessant ist, wenn wir über die natürlichen Kanäle nachdenken, ist, dass wir für jede untersuchte Substanz
herausfinden, dass der durch das Colicin erzeugte Kanal eine spezifische Austrittgeschwindigkeit hat.
Das bedeutet, dass der Kanal, der durch ein einziges Colicin-Molekül erzeugt wird, eine andere Leitfähigkeit hat als für Rubidium.
Es stellt sich heraus, dass sie ca. halb so groß ist, wenn Sie sie für Sulfationen messen.
Sie ist ähnlich für Wasserstoffionen und ähnlich der Leitfähigkeit für Sulfationen.
Ungefähr ¼ für Saccharose und viel kürzer, viel niedriger, aber immer noch eindeutig für Substanzen wie Glukose-6-phosphat.
Und wir können bis zu einem Polymer messen, einem Zuckerpolymer mit einem Molekulargewicht von ca. 750, und es kommt sehr langsam heraus.
Wohingegen Inulin, ein Molekül mit einem Molekulargewicht von 4000 überhaupt nicht herauskommt.
Und ich kann hinzufügen, dass einige der Substanzen, die wir untersucht haben,
anscheinend in bestimmte Kategorien der Leitfähigkeit fallen.
Die Frage ist nun, ob dies wirklich durch ein Colicin-Molekül bewirkt wird.
Leider habe ich hierzu kein Dia.
Wir haben uns aber bei Rubidium diese Frage gestellt,
indem wir diesen Anfangsteil der Kurve für verschiedene Rubidium-Konzentrationen genommen
und sehr genau gemessen haben.
Dr. Celik Kayalar, der sich nun in Berkeley befindet, hat herausgefunden,
dass die Abhängigkeit dieser anfänglichen Steigung von der Colicin-Konzentration genau zwischen 0,9 und 1,2 beträgt.
Mit Sicherheit eine Reaktion erster Ordnung.
Ein einziges Molekül formt also den Kanal.
Die Frage ist, wie es den Kanal formt.
Wie kommt es hinein?
Hier haben wir eine Problemstellung, die sicher andere Personen in der Membranbiologie interessieren wird.
Vielleicht sind einige zugegen neben den Neurophysiologen, die sich mit viel höheren Formen beschäftigen.
Vor einiger Zeit hat eine Gruppe unter Albert Einstein, Dr. Finkelstein und seinen Mitarbeitern von uns etwas K-Colicin bekommen.
Sie haben es in ein System mit einer künstlichen Membran der Montal-Art gebracht,
in der 2 Einzelschichten aus Phospholipid aufeinander stoßen.
Sie werden in 2 Becken miteinander verbunden, in die Sie Elektroden geben können.
Und Sie können sie über ein Spannungs-CRM-System verbinden.
Sie können die Leitfähigkeit für die Natrium- oder Kaliumionen der Kanäle, falls vorhanden, herausfinden.
Und ob der Kanal sofort geöffnet oder geschlossen wird, wenn Sie Colicin hinzufügen,
oder ob eine elektrische Steuerung (Gating) erforderlich ist.
Das nächste Dia, das das letzte ist, zeigt diese 2 Systeme.
Die Liposome befinden sich hier in Wasser.
Und hier wird die künstliche Membran dadurch erzeugt, indem 2 Einzelschichten aus Phospholipid in diesem kleinen Loch gefangen werden.
Und Sie haben hier ein System, dessen Polarität Sie ändern können, und einen Spannungs-CRM, den sie wiederholt messen können.
Bemerkenswert ist, dass bei diesem System herausgefunden wurde, dass die Leiter für Kalium und Natrium durch dieses Ding,
das durch das Hinzufügen von Colicin auf der einen oder anderen Seite geschaffen wird, bestimmt gesteuert werden.
Damit das Natrium oder Kalium beginnen, durchzudringen,
müssen Sie eine Potenzialdifferenz von 10 bis 20 Millivolt anlegen.
Bei ca. 20 Millivolt haben Sie offene Kanäle, die zu- und wieder aufgehen.
Wir haben hier also den Natriumkanal und hier den Kaliumkanal, das ist wunderbar.
Als wir jedoch dasselbe Experiment mit Liposomen durchführten,
stellte sich heraus, dass die durch das Colicin erstellten Kanäle überhaupt nicht gesteuert waren.
Wie wir das wissen?
Nun, alle Membranbiologen unter Ihnen würden das wissen.
Sie brauchen nur verschiedene Kaliumkonzentrationen, etwas Valinomycin hinzufügen und Sie ändern das Membranpotenzial.
So haben wir nach und nach das Membranpotenzial von minus 100 innen auf plus 100 innen geändert.
Bei jedem Schritt hat das zusätzliche Colicin überhaupt keine Rolle gespielt.
Das zusätzliche Colicin erzeugte weiterhin dieselben Kanal-Leitfähigkeiten wie bei allen anderen Spannungen.
Hier stehen wir vor einer eigenwilligen Situation der Membranbiologie.
Das ist nicht zum ersten Mal so.
Die Außenmembran der Bakterienzelle, das Matrixprotein, der Kanal, wurde z. B.,
wie ich sagte, von 2 Labors gereinigt.
Die Labors von Nakae und Nikkaido in Japan und Berkeley haben herausgefunden, dass bei Verwendung von künstlichen Membranen
die Leitfähigkeit des Kanals völlig ungesteuert ist, unabhängig vom elektrischen Potenzial.
Schindler und Rosenbusch in Basel haben hingegen herausgefunden, das dasselbe Protein in derselben Membran,
aber in dieser Form eher als in Liposom, in dieser Lage zu einer gesteuerten Situation führt.
Und dies trifft auch auf das Protein des Kanals der Außenmembran von Mitochondrien zu, obwohl dies sehr ansatzweise gemacht wurde.
Hier haben wir eine Situation, in der uns die einfachste Anordnung eine sehr einfache Antwort liefert.
Eine kompliziertere Anordnung liefert uns eine Antwort, die meiner Meinung nach völlig falsch ist.
Bei einem ausschließlichen Fachpublikum würde ich sagen:
Seien Sie vorsichtig, bevor Sie so eine Membran verwenden.
Meine eigene Überzeugung wurde gestärkt, seit ich in der Mitte der 1930er Jahre mit den Experimenten begonnen habe.
Wenn Sie etwas auf einfache Weise ohne Instrument erledigen können, so tun Sie das.
Sie haben mehr Chancen, richtig zu liegen, als Personen mit großen, leistungsstarken Apparaten.
Vielen Dank.
Applaus.